生物反应池池壁抗渗混凝土裂缝防治

　　摘要：池壁抗渗混凝土裂缝成因分析、池壁抗渗混凝土裂缝防治措施
　　关键词：裂缝成因分析，塑性收缩裂缝，水化收缩及自干缩裂缝，温差胀缩裂缝，干燥收缩，裂缝防治措施，原材料及配合比控制，施工控制
　　一、工程概况
　　安阳市东区污水处理厂除磷脱氮及中水回用工程为安阳市东区污水处理厂二期工程，有生物反应池、回流污泥反硝化池、污水分配井等构筑物水池，占地面积约30亩，主要构筑物生物反应池，长约75m,宽约50m,水池深8m。工程建设规模为日处理污水10万m3/d,处理后的出水水质符合国家二级污水综合排放标准，它的建设对减轻海河流域水污染程度，改善城市水环境状况具有重要意义。
　　构筑物水池对抗渗混凝土的施工质量要求高，抗渗混凝土质量的好坏直接影响到结构的安全使用，因此提高抗渗混凝土的施工质量就显得至关重要，工程实践证明，抗渗混凝土的施工质量难度较大，稍有差错将会造成无法估量的损失，为了降低经济损失，提高工程质量，池壁抗渗混凝土裂缝防治是关键。
　　二、池壁抗渗混凝土裂缝的成因
　　水池池壁在施工阶段特别是水池池壁混凝土在浇筑后的3～28d之间常会出现不同程度、不同数量的开裂，裂缝多为竖向裂缝，裂缝的原因是多方面的，与水池的平面形状、设计构造、池壁周长、配筋、施工及养护条件等都有关系。
　　（一）塑性收缩裂缝
　　混凝土在初凝前由于水分蒸发，内部水分不断向表面迁移，形成混凝土在塑性阶段收缩。一般混凝土的塑性收缩为1%，坍落度大的混凝土则可达到2%，当施工时温度高，相对湿度较低时，混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，表面失水干缩受到下面混凝土的约束，会出现不规则的塑性收缩裂缝，这种塑性收缩裂缝在混凝土初凝钱，二次振捣（压抹）可以愈合，但是如果不及时处理，可能发展为贯通性有害裂缝。
　　（二）水化收缩及自干缩裂缝
　　水泥在水化反应过程中，会产生水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量为1%～2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩，初凝后则在已形成的水泥石骨架内生成空隙。水泥在继续水化过程中不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少，湿度降低，外部养护水供应不充分的情况下，内部产生自干燥现象。由于自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土自干燥收缩。一般混凝土水胶比较高所以比较少发生自干燥收缩，但是对于高强商品混凝土水胶比可能小于0.35，自干燥收缩不可忽略。
　　（三）温差胀缩裂缝
　　混凝土浇筑后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高，一般每100㎏水泥可以使混凝土温度升高10℃左右，加入混凝土的入模温度，在2～5d内，内部温度可达50～80℃。而混凝土的线性膨胀系数约为10×10-6/℃。试验表明，在标准环境下，混凝土温度和环境温差大于25℃时，即出现肉眼可见的温差收缩裂缝。
　　（四）干燥收缩
　　水池池壁混凝土开裂主要是由于混凝土在硬化以后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土出现由表及里的干燥收缩裂缝。干燥收缩包括发生在开始阶段不可逆收缩和再潮湿后的体积膨胀，后期干燥时发生的可逆收缩。影响混凝土干燥收缩的因素有：水灰比、水化程度、养护温度、含水量、水泥含量、构件厚度与体积和表面积之比、相对湿度、干燥速度、干燥时间等，水池池壁拆模后，虽然进行了浇水养护，但由于受到现场条件的限制，不可能做到恒温恒湿进行养护，而只能采用浇水进行养护。因此水池池壁混凝土的干燥及收缩在所难免。
　　同时由于水池池壁混凝土体积和表面积之比较小，从而导致干燥速度快、时间短；通过观察发现水池池壁混凝土收缩开裂大多数均发生在浇筑后的15d内，裂缝主要集中在墙高1/2处向上下扩展，根部及顶部几乎没有，沿墙长每2～3m一道。
　　三、池壁抗渗混凝土裂缝防治措施
　　（一）原材料及配合比控制
　　（1）水泥选用水化热较低的水泥品种，本工程采用商品混凝土，因含胶凝材料较多，故采用金湖波32.5级低水化热水泥。
　　（2）砂采用邢台中砂，细度模数不低于2.6。石子粒径在满足可泵送的条件下，本工程尽量选择大粒径、连续级配，通过采取以上措施可以有效的减少用水量，相应减少混凝土的干缩，同时本工程所使用的砂、石含泥量控制在1%～5%以内。
　　（3）混凝土中掺入“适量”的外加剂、优质粉煤灰（可减少干燥收缩），降低水泥用量，有效减少水泥的水化热(有资料表明，每立方米混凝土降低水泥用量10㎏，可降低内部温度1℃)，并可减少混凝土中多于水分的蒸发，达到减小收缩量的目的。本工程经建设单位、监理单位、施工单位共同对外加剂及粉煤灰市场进行调查，确定外加剂为-安建H型多功能外加剂，粉煤灰为—鹤壁万和。在试验室工作人员的经验基础上，根据厂家提供的说明书及相关资料，试验室工作人员经多次试配，对外加剂及粉煤灰掺量试验出了一个合理科学切实可行的数值，达到了提高砼抗渗性能指标。
　　（4）掺用膨胀剂，普通混凝土中掺入适量膨胀剂，可配成补偿收缩混凝土，在养护期内产生适度体积膨胀，在钢筋和邻位约束情况下能对钢筋产生一定的拉应力，对混凝土产生压缩作用，因而在混凝土中建立一定的预应力，使它能大致抵消混凝土产生的拉应力，从而达到补偿收缩的效果。
　　（5）现场必须加强混凝土的质量控制工作，对于超时混凝土、坍拉度过大（大于180㎜）的混凝土不予使用，更不准在现场对混凝土任意加水、外加剂，改变混凝土的配合比。
　　（6）优化配合比。在保证一定的施工和易性的前提下，降低水灰比，适当提高砂率和灰砂比，以减少毛细孔的数量和孔径。
　　（二）施工控制
　　（1）从技术角度讲，混凝土采用现场搅拌胶凝材料用量较少，混凝土的收缩裂缝少，采用非泵送混凝土所需的水泥用量小及坍落度较小，容易控制混凝土凝结过程的收缩。
　　本工程混凝土为商品混凝土，针对商品混凝土流动性大的特点，施工中采用斜面分层法进行浇筑，在施工中加强混凝土的二次振捣，二次振捣的时间控制在混凝土初凝前，保证混凝土的握裹力，另外浇筑速度控制在30m3/台.h左右，浇筑时严禁在一处面料厚度超过1m,下料间距不超过3m。振动时要快插慢拔，同时插入点要紧密排列，防止漏振，导致混凝土的蜂窝、麻面现象。
　　（2）拆模、养护。对于刚浇筑的混凝土因其尚处在凝结硬化阶段，水化速度快，表面热量散失大，在“散热顺利，适当保温”的养护原则下，及时采取养护措施。混凝土干缩随龄期增长而减少。大部分干缩发生在早期，而早期混凝土抗拉强度低，因而，混凝土易在早期发生干缩裂缝。为此，加强混凝土早期湿养护，可以推迟产生收缩的时间，减少干缩裂缝。当混凝土终凝之后，即应开始浇水养护，养护时间不少于14d。冬季施工时采取保温措施，混凝土表面温度宜控制在30℃左右。混凝土拆模时间不能过早，拆模时混凝土表面温度与周围气温之差不得超过20℃，以防混凝土表面出现裂缝。未拆模前从池壁上口浇水养护。
　　四、结束语
　　实践证明在水池池壁抗渗混凝土施工中，针对池壁抗渗混凝土裂缝的防治，应在优化配合比设计、改善施工工艺、提高施工质量及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制池壁抗渗混凝土裂缝的发生，使池壁裂缝能够得到有效的控制。
　　
　　参考文献：
　　[1]《工程结构裂缝控制》作者：王铁梦北京:中国建筑工业出版社，1997年
　　[2]《给水排水构筑物体施工及验收规范》（GBJ141-90）
　　[3]《城市污水处理厂工程质量验收标准》（GB50334-2002）
　　[4]《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）
　　[5]《建筑施工手册》第四版